低功耗集成电路

低功耗集成电路

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作者: 张锋著 , 沈海华著 , 陈铖颖著

出版社: 科学出版社

出版时间: 2016-09

版次: 1

ISBN: 9787030500427

定价: 90.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 233页

字数: 306千字

正文语种: 简体中文

丛书: 信息科学技术学术著作丛书

分类: 工程技术

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　　《低功耗集成电路》从多个角度对超大规模集成电路VLSI的低功耗设计方法进行介绍。首先，从SoC芯片的角度出发介绍大规模集成电路的低功耗来源、发展趋势及功耗的评估和验证，这部分对于理论和内容都是从数字电路系统级角度出发，针对当前大规模SoC芯片的新技术和成果进行论述。其次，从微电子的固态电路设计角度出发，较为详细地介绍亚阈值晶体管、低功耗低噪声放大器、低功耗Sigma-Delta模数转换器等晶体管电路低功耗设计原理与趋势。然后，主要介绍半导体领域的一个重要分支——存储器的高性能低功耗设计，并重点论述静态随机存储器和阻变存储器两个特征明显的存储器。最后对芯片未来的低功耗技术发展趋势进行阐述。
　　《低功耗集成电路》对CMOS集成电路设计和研究的读者，特别是高等院校中从事计算机芯片系统、电子信息领域、微电子专业学生，以及进行集成电路设计的工程师，都会起到有益的帮助。《信息科学技术学术著作丛书》序
前言

第1章集成电路功耗来源
1．1 动态切换功耗
1．2 瞬时短路功耗
1．3 静态功耗

第2章低功耗的设计与实现
2．1 系统级实现
2．1．1 动态电压／频率调节技术介绍
2．1．2 分块耗能控制的自动DVFS在能量受限的NoC通信模块上的应用
2．1．3 在线学习进行系统级能量控制
2．1．4 带有DvFs的多分区的内存结构
2．1．5 多时钟域处理器中的集成CPU高速缓存功耗管理
2．2 算法级实现（通过较少总线上比特翻转的次数减少功耗）
2．2．1 编译码算法
2．2．2．Markov模型
2．2．3 减少比特翻转次数的算法
2．3 结构级低功耗设计方法
2．3．1 总线的低功耗设计
2．3．2 存储器优化
2．3．3 预运算技术
2．3．4 并行技术
2．3．5 流水线技术
2．4 寄存器传输级（RTL）和门级（Gate一1evel）低功耗设计
2．4．1 时钟门控
2．4．2 动态频率调整（DFS）技术
2．4．3 电源门控技术
2．4．4 信号门控
2．5 电路级
2．5．1 电荷循环总线结构
2．5．2 多米诺逻辑
2．6 工艺级
2．6．1 多阈值电压
2．6．2 多电压技术
2．6．3 GateSizing
2．6．4 面积优化技术

第3章功耗评估
3．1 基于模拟方法的Fractal算法低功耗估计
3．2 混合级别功率估计
3．3 存储器的功率估计

第4章亚阈值MOS晶体管
4．1 MOS工艺概述
4．2 MOS器件模型
4．2．1 MOS管I／V特性
4．2．2 二阶效应
4．3 亚阈区设计考虑
4．3．1 PVT变量
4．3．2 匹配性
4．3．3 噪声
4．4 极低功耗亚阈值MOS晶体管电路设计
4．4．1 MOS晶体管泄漏机理
4．4．2 MOS晶体管泄漏降低技术
4．5 亚阈值CMOs逻辑中的参数变化影响
4．5．1 噪声裕度
4．5．2 能耗
4．6 小结

第5章低功耗、低噪声放大器
5．1 芯片中的噪声
5．2 低频噪声及失调电压消除技术
5．3 斩波调制放大器设计
5．3．1 传统斩波调制放大器设计
5．3．2 低阻结点斩波调制放大器设计
5．4 亚阈值心电放大器设计
5．5 小结

第6章低功耗Sigma-Delta模数转换器
6．1 Sigma-Delta模数转换器基础
6．2 Sigma-Delta模数转换器结构
6．2．1 单环调制器结构
6．2．2 多级噪声整形调制器结构
6．2．3 多位量化调制器结构
6．3 Sigma-Delta调制器的性能参数
6．4 低功耗Sigma-Delta调制器电路设计
6．4．1 前馈Sigma-Delta调制器结构
6．4．2 采样开关运算放大器
6．4．3 低功耗运算放大器
6．4．4 低功耗比较器
6．5 小结

第7章低功耗高速静态随机存储器
7．1 存储器说明
7．2 SRAM的设计基础
7．2．1 基于CMOS工艺SRAM的电路结构
7．2．2 sRAM的性能指标
7．3 SRAM的高速低功耗设计技术
7．3．1 SRAM的译码电路功耗
7．3．2 数据通路的高速低功耗设计技术
7．3．3 SRAM的低功耗结构优化技术
7．4 小结

第8章低功耗阻变存储器
8．1 阻变存储器说明
8．2 阻变存储器的低功耗操作
8．2．1 RRAM的低功耗高可靠写入操作
8．2．2 RRAM的低功耗高可靠读出操作
8．3 阻变存储器的热效应
8．4 小结

第9章低功耗集成电路发展趋势分析
9．1 低功耗SoC的技术发展趋势分析
9．2 低功耗混合信号集成电路发展方向分析
9．3 低功耗存储器电路的未来发展方向
参考文献
内容简介:
　　《低功耗集成电路》从多个角度对超大规模集成电路VLSI的低功耗设计方法进行介绍。首先，从SoC芯片的角度出发介绍大规模集成电路的低功耗来源、发展趋势及功耗的评估和验证，这部分对于理论和内容都是从数字电路系统级角度出发，针对当前大规模SoC芯片的新技术和成果进行论述。其次，从微电子的固态电路设计角度出发，较为详细地介绍亚阈值晶体管、低功耗低噪声放大器、低功耗Sigma-Delta模数转换器等晶体管电路低功耗设计原理与趋势。然后，主要介绍半导体领域的一个重要分支——存储器的高性能低功耗设计，并重点论述静态随机存储器和阻变存储器两个特征明显的存储器。最后对芯片未来的低功耗技术发展趋势进行阐述。
　　《低功耗集成电路》对CMOS集成电路设计和研究的读者，特别是高等院校中从事计算机芯片系统、电子信息领域、微电子专业学生，以及进行集成电路设计的工程师，都会起到有益的帮助。
目录:
《信息科学技术学术著作丛书》序
前言

第1章集成电路功耗来源
1．1 动态切换功耗
1．2 瞬时短路功耗
1．3 静态功耗

第2章低功耗的设计与实现
2．1 系统级实现
2．1．1 动态电压／频率调节技术介绍
2．1．2 分块耗能控制的自动DVFS在能量受限的NoC通信模块上的应用
2．1．3 在线学习进行系统级能量控制
2．1．4 带有DvFs的多分区的内存结构
2．1．5 多时钟域处理器中的集成CPU高速缓存功耗管理
2．2 算法级实现（通过较少总线上比特翻转的次数减少功耗）
2．2．1 编译码算法
2．2．2．Markov模型
2．2．3 减少比特翻转次数的算法
2．3 结构级低功耗设计方法
2．3．1 总线的低功耗设计
2．3．2 存储器优化
2．3．3 预运算技术
2．3．4 并行技术
2．3．5 流水线技术
2．4 寄存器传输级（RTL）和门级（Gate一1evel）低功耗设计
2．4．1 时钟门控
2．4．2 动态频率调整（DFS）技术
2．4．3 电源门控技术
2．4．4 信号门控
2．5 电路级
2．5．1 电荷循环总线结构
2．5．2 多米诺逻辑
2．6 工艺级
2．6．1 多阈值电压
2．6．2 多电压技术
2．6．3 GateSizing
2．6．4 面积优化技术

第3章功耗评估
3．1 基于模拟方法的Fractal算法低功耗估计
3．2 混合级别功率估计
3．3 存储器的功率估计

第4章亚阈值MOS晶体管
4．1 MOS工艺概述
4．2 MOS器件模型
4．2．1 MOS管I／V特性
4．2．2 二阶效应
4．3 亚阈区设计考虑
4．3．1 PVT变量
4．3．2 匹配性
4．3．3 噪声
4．4 极低功耗亚阈值MOS晶体管电路设计
4．4．1 MOS晶体管泄漏机理
4．4．2 MOS晶体管泄漏降低技术
4．5 亚阈值CMOs逻辑中的参数变化影响
4．5．1 噪声裕度
4．5．2 能耗
4．6 小结

第5章低功耗、低噪声放大器
5．1 芯片中的噪声
5．2 低频噪声及失调电压消除技术
5．3 斩波调制放大器设计
5．3．1 传统斩波调制放大器设计
5．3．2 低阻结点斩波调制放大器设计
5．4 亚阈值心电放大器设计
5．5 小结

第6章低功耗Sigma-Delta模数转换器
6．1 Sigma-Delta模数转换器基础
6．2 Sigma-Delta模数转换器结构
6．2．1 单环调制器结构
6．2．2 多级噪声整形调制器结构
6．2．3 多位量化调制器结构
6．3 Sigma-Delta调制器的性能参数
6．4 低功耗Sigma-Delta调制器电路设计
6．4．1 前馈Sigma-Delta调制器结构
6．4．2 采样开关运算放大器
6．4．3 低功耗运算放大器
6．4．4 低功耗比较器
6．5 小结

第7章低功耗高速静态随机存储器
7．1 存储器说明
7．2 SRAM的设计基础
7．2．1 基于CMOS工艺SRAM的电路结构
7．2．2 sRAM的性能指标
7．3 SRAM的高速低功耗设计技术
7．3．1 SRAM的译码电路功耗
7．3．2 数据通路的高速低功耗设计技术
7．3．3 SRAM的低功耗结构优化技术
7．4 小结

第8章低功耗阻变存储器
8．1 阻变存储器说明
8．2 阻变存储器的低功耗操作
8．2．1 RRAM的低功耗高可靠写入操作
8．2．2 RRAM的低功耗高可靠读出操作
8．3 阻变存储器的热效应
8．4 小结

第9章低功耗集成电路发展趋势分析
9．1 低功耗SoC的技术发展趋势分析
9．2 低功耗混合信号集成电路发展方向分析
9．3 低功耗存储器电路的未来发展方向
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